“경험과 직관에서 데이터와 AI로”…치은연하 초음파 스케일링의 새로운 교육 패러다임 제시
평생을 치위생학 발전과 후학 양성에 헌신해 온 호남대학교 치위생학과 나희자 교수가 정년퇴임을 기념하여 「AI 보조 치주 술식 시뮬레이션-복셀 기반 초음파 스케일링의 이론과 교육 응용」(고문사)을 오는 4월 출간한다.
이 책은 오랫동안 술자의 ‘경험 중심 수련’과 ‘직관’에 의존해 왔던 치은연하 초음파 스케일링 술식을 생물학적·역학적 구조로 정립하고, 이를 최신 인공지능(AI) 및 디지털 모델링 기술과 융합하여 새로운 교육 프레임워크를 제시하고 있다.
책은 치주 술기 교육을 데이터 기반의 통합 구조로 재편하는 과정을 총 3부에 걸쳐 심도 있게 다루고 있다.
먼저 제1부에서는 치은연하 초음파 스케일링을 구조적·이론적으로 이해하기 위한 기반을 제시한다. 먼저 치주질환의 병태생리와 비외과적 치료의 원칙을 정리하고, 이어 치은연하 기구 조작이 직면하는 해부학적 구조와 감각적 제약 요인을 분석한다. 나아가 치근 표면, 생체막(biofilm), 치석 (calculus), 연조직이 형성하는 복합적 상호작용 체계를 생물학 및 생체역학적 관점에서 통합적으로 고찰한다.
이와 같은 이론적 정립은 이후 전개될 디지털 모델링 및 AI 기반 시뮬레이션 설계를 위한 전제 조건이 된다. 기구 팁의 형상학적 특성, 접촉 각도, 삽입 깊이, 진동 에너지의 전달 메커니즘은 물리적으로 정의되고 변수화될 때 비로소 정량적 분석이 가능하다. 따라서 본 부는 치은연하 스케일링을 경험적 술기에서 벗어나, 구조적 분석과 계량적 해석이 가능한 학문적 대상으로 확장하기 위한 출발점이라 할 수 있다.
이어지는 제2부에서는 디지털 모델링과 AI 보조 개념을 본격적으로 도입한다. 실제 치아와 치주조직, 기구의 움직임을 3차원(3D) 데이터로 구현함으로써 위치 변화, 힘의 방향, 접촉 면적 등의 변수를 정량적으로 분석하는 방법을 소개한다. 나아가 머신러닝과 딥러닝 기법을 결합하여 방대한 시뮬레이션 데이터를 바탕으로 최적의 기구 선택, 출력 설정, 적용 각도 등을 제안하는 지능형 의사결정 지원 체계를 살펴본다. 이는 실제 환자 적용 전 가상 환경에서의 반복 훈련과 객관적 피드백을 가능케 하여 임상 결과의 예측성과 재현성을 대폭 향상시킨다.
가장 핵심이 되는 제3부에서는 AI와 물리 기반 시뮬레이션을 통합한 새로운 교육 패러다임을 제시한다. 단순한 타이포돈트 실습의 한계를 넘어, ‘복셀 기반 3차원 치주 모델’을 통해 치근 함몰, 분지부, 불규칙한 치석 분포 등 복잡한 임상 변이를 독립 공간 단위로 재현해냈다. 학생들은 스케일러 팁의 적용 각도, 침투 깊이, 에너지 분포 등에 대해 실시간 분석을 제공받으며, 부적절한 조작으로 인한 치근 및 연조직 손상 위험을 시각적·촉각적으로 조기 인지하게 된다.
특히 교육의 평가 방식이 “얼마나 제거했는가”라는 결과 중심에서 “어떻게 조작했는가”라는 과정 중심으로 진화하며, 향후 구강 스캔 데이터(CBCT)와 결합한 환자 맞춤형 치료 시스템 및 햅틱 인터페이스와의 통합 등 디지털 치의학이 나아갈 실질적인 청사진을 제시한다.
결과적으로 이 통합 프레임워크는 치주 술기 교육을 감각·인지·데이터 기반의 통합 구조로 재편하고, 치료 행위를 분석 가능한 동적 시스템으로 재정의한다. 이는 단순한 시뮬레이션 기술의 제안이 아니라, 지능형 치과 기구 개발, 디지털 교육 플랫폼 구축, 환자 맞춤형 치주 치료 시스템 설계로 확장될 수 있는 이론적·기술적 기반을 제공한다는 점에서, 디지털 치의학의 다음 단계로 나아가는 실질적 토대를 형성한다.
저자인 나희자 교수는 대한예방치과학회 편집위원, 광주광역시 북구 지역보건건강정책위원회 위원, Journal of BioMed Research and Reports 편집위원 등을 역임하며 지역사회 구강 보건과 치위생학의 학술적 토대를 다져왔다.
후학들을 향한 따뜻한 애정과 미래 치위생학을 향한 날카로운 통찰이 담긴 나희자 교수의 「AI 보조 치주 술식 시뮬레이션」은 오는 4월 출간된다.
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